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关键词:智能科学与技术;课程体系;培养管理
1背景
智能科学与技术是当前科学研究和工程实践的理论与技术发展的前沿领域,智能科学与技术专业是一个多学科交叉的跨应用领域专业Ⅲ。智能科学技术的发展将把整个信息科学技术推向“智能化”的高度,这正是当代科学技术发展的大趋势,对于这方面人才的需求也越来越迫切。智能科学与技术培养掌握坚实智能科学与技术基本理论和系统专门知识,具备作为工程师或领导者及公民的良好人文修养,具有从事科学研究、工程设计、教学工作或独立担负本专业技术工作能力,深入了解国内外智能科学与技术领域新技术和发展动向,能结合与本学科有关的实际问题进行创新研究或工程设计的高级专门人才。
高校应稳妥发展与完善智能科学与技术专业的本科生教育,夯实本科教育基础并积极创造条件,大力开展创新教学,努力培养学生的创新意识、创新精神和工程实践能力,使之成为具有系统技术基础理论、专业知识和基本技能,良好科研素质和较强创造能力的智能科学与技术工程师。
2教学计划与教学管理分析
智能科学与技术属于计算机类专业,其必修课程设计原则是使学生具备计算机科学与工程的基础理论知识,尤其是大类专业招生教学的院校,通识课程主要是数学、物理文化基础,强调扎实的自然科学基础。专业教学的特色体现在专业必修和专业选修课程,专业必修课一般分为数学基础和专业课程。计算机类专业数学基础课程一般包括线性代数、微积分、离散数学、微分方程、概率与统计、数值计算等;专业课程一般包括程序设计基础、高等程序设计、数据结构、操作系统、计算机组成与结构、数字电路与逻辑设计等。
2.1学分
本科培养计划的学分中,国内外大学学分总数趋势是逐步减少,追求少而精。国内院校一般在130~190学分之间,如北京大学为150学分,清华大学为1 70学分,东南大学与浙江大学均为160学分,还有16学时为1学分的,也有18学时为1学分的。
中国台湾的大学一般在130学分左右。台湾交通大学最低毕业学分为128学分,其中必修课程须达76学分(共同必修58学分+资工组核心须达分+(资工组副核心课程学分+另2组核心课程学分)),专业选修本系课程须达12学分,其他选修课程须达12学分,通识课程须达28学分(含外语课程必修8学分)。台湾“中央大学”为136学分,台湾“清华大学”为136学分,其中必修和必选学分126,其他与导师商量决定。
美国的大学各校差异较大。美国的学分计算有4学期制、两长一短制及两学期制,其中加州大学伯克利分校为120学分,麻省理工大学为90学分,加州大学洛杉矶分校为186学分,斯坦福大学为180学分。
2.2教学管理
在教学管理上,斯坦福大学给学生提供了非常宽松的自由发展空间。新生入校后不分专业、不分学院。除了医学院和法学院学生需要经过一定的选拔程序外,本科生可以在入学后的前一个学期适当时候随意选择专业,并且选择专业后允许更改,只要毕业时满足专业培养方案即可。
国内的浙江大学是较早实行按大类招生的学校之一,分为大类培养、专业培养和特殊培养3类,前两年不分专业,按学科分类集中培养。
台湾的大学专业也是按大类完成前期的基础课程,再分小专业完成各学程,包括基础课、核心课和进阶课。
教学分组是现在的主流课程架构,也是体现专业方向的主要形式,分组课程是体现专业特色的课程组。国内清华大学采用的是分组教学;台湾的大学基本上采用的是以教学方向分组的方式,台湾的大学教学分为课程与修业、学分学程。
2.3实验与实践教学
计算机类专业各大院校都强调课程实验与实验教学,而目前课程该如何进行教学?这不仅是实验问题,如何以工程教育专业论证为目标,怎样使教学目标达到毕业要求是关键。做中学是主流实验教学方式,尤其是美国的大学,大作业体现的是实验与理论教学的结合,是考查学生是否理解理论知识的重要途径。学生不仅能够学习扎实的数学和计算机专业知识,还进行大量的实践创新训练。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学都属于实践创新性教学模式。例如,斯坦福大学程序设计范式课程重点比较C、C++、Java的特点和难点,每1~2周有一次大作业,针对不同的任务,要求学生用不同的语言实现,使学生加深理解各类编程语言的应用场合;麻省理工大学的课程计划是必须先修12学分的实验课程,再修3门或4门核心课程,最后选择3门方向学科和1门关于该方向的实验课、2门专业拓展课。
3智能科学与技术课程体系分析
智能科学与技术课程体系在智能基础理论研究的基础上,需要安排基础性、通用性、关键性的智能技术研究,主要包括感知技术和信息融合技术;自然语言处理与理解技术;知识处理(认识)技术,包括知识提炼、知识分类、知识表示技术等;机器学习技术,特别是统计与规则相结合的学习技术;决策技术,即知识演绎技术特别是不确定推理技术等;策略执行技术,即控制与调节技术;智能机器人技术,特别是面向专门领域的智能机器人技术;智能机器人之间的合作技术;基于自然语言理解的智能人机交互与合作技术;智能信息网络技术。
国内最早创办智能科学与技术专业的学校包括北京大学,西安电子科技大学是第2批开始培养智能专业学生的院校。北京大学的本科教学计划中,专业必修课程(2分)包括:①专业数学/理论基础(15学分):算法分析与设计、集合论与图论、概率统计A、代数结构与组合数学、数理逻辑;②硬件与系统基础(分):数字逻辑设计、微机原理和信号与系统;③智能基础(5学分):脑与认知科学与人工智能基础。专业限选课程(15学分)包括信息论基础、计算方法B、数字逻辑设计实验、微机实验、数据结构与算法实习、机器感知和智能处理实验、智能多媒体信息系统实验。选修组合课程(29~32学分):学生按照自己的兴趣,参考智能的2个专业方向推荐专业课组合,自行选择,至少选修20学分的智能专业课程。公共核心+专业方向+新技术及其他:①公共核心课程(分):智能科学技术导论、模式识别基础、生物信息处理、智能信息处理;②专业方向课程(11~15学分):机器感知与智能机器人方向、智能信息处理与机器学习方向、新技术及其他。
西安电子科技大学智能专业主要课程包括电路分析理论、信号与系统、数字信号处理、数字电路及逻辑设计、模拟电子技术基础、微机原理与系统设计、数据结构、软件工程、人工智能概论、算法设计与分析、最优化理论与方法、机器学习、计算智能导论、模式识别、图像理解与计算机视觉、智能传感技术、移动通信与智能技术、智能控制导论、智能数据挖掘、网络信息检索、智能系统平台专业实验等课程及30多门选修课程。
建议各学校可以根据学院教学特色与实际需求,设计专业核心课程。北京大学偏重“信息处理”,湖南大学偏重“智能系统”,但需要强调的一个前提就是智能科学与技术专业属于大计算机类,更需要大EECS专业的基础。编程、电路、数学、数据结构、计算机系统这五大核心基础就是大EECS;其次是专业,计算机以系统结构、操作系统、网络、编译、数据库五大经典专业核心课为主,湖南大学的智能科学与技术专业强调系统,因此信号与系统、操作系统、嵌入式系统、人工智能是最基本的专业核心课,然后再分不同的分支。湖南大学智能科学与技术专业核心课程包括人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别、智能控制导论、智能数据挖掘、机器人学等;研究学位课程包括模式识别、人工智能等,主要体现为智能科学与技术基础(人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别)、核心(智能控制导论、智能数据挖掘)和应用(机器人学)。
4结语
(1)在课程计划实施过程中,教师需要遵循课程的时序图,即描述课程的进阶关系,从本科直到研究生,同时还可以实行一定的修课限制,如台湾交通大学计算机概论与程式设计和面向对象程式设计两科皆不及格者不得修数据结构与算法概论,若数据结构不及格不能修算法设计课程等。
(2)程序设计类课程用上机程序能力考试来设置合格条件,如台湾交通大学基础程式设计及格条件为通过“程式能力鉴定”,湖南大学则以CCF―CSP软件能力测试作为程序设计课程通过的考核标准。
(3)鼓励学生参与项目、竞赛等课外科技活动,如台湾“清华大学”的综合论文训练是由具有同等水平的项目训练成果或SRT(student research training)计划项目以及其他课外科技活动成果经认定后代替的。
(4)精炼的课程教学。核心课程应该精且必须加强课程实验,只有对方法和理论有正确的认识才能掌握这门课程,而动手完成实验才能真正融会贯通。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校的学生具备扎实的数学和计算机专业知识后,都需要进行大量的实践创新训练。
关键词:智能;决策系统;教学方法
随着信息技术的应用和普及,“智能化”成为信息化后续发展的重要内容之一。在决策领域,20世纪80年代,一种以计算机为工具、应用决策科学及有关学科的理论与方法、以人机交互方式辅助决策者决策的决策支持系统(DSS)应运而生。但是,DSS只能辅助和支持决策者决策,其贡献局限于对可选方案的评价,只能对有量化特性的问题使用数据模型和数值计算方法来辅助决策,不具有表示复杂决策过程的能力,因此,促使人们提出将DSS与专家系统(ES)相结合,以分别发挥DSS的数值分析和ES的符号处理优势,从而将定性分析和定量分析有机结合起来,以既能进行知识处理,又能有效地解决半结构化和非结构化问题,这就是智能决策支持系统(IDSS)的产生背景。
随着人工智能和智能技术的发展,IDSS在广泛的工程技术、经济、管理、医疗和农业科学等诸多领域,得到广泛应用。了解、掌握智能决策的基本知识和技术是计算机科学、智能科学类专业大学生的基本要求,因此,智能决策类课程应运而生,并逐渐发展成为计算机、自动化、管理科学与工程和智能科学技术等专业的专业课之一[1-4]。
在我校,智能决策系统课程作为计算机科学与技术、软件工程、网络工程和其他电子信息类专业的专业限选或选修课程。目前,该课程的教学内容存在如下问题:一是教学内容繁,二是技术更新快,三是涉及的专业知识深,对学生的理论基础知识(特别是数学知识、计算机技术)要求极高,教学难度大。因此,学生在学习过程中不得要领,抓不住课程的核心,只见树木、不见森林,从而影响学生们的学习效果。本文就是在这样背景下,提出并开展教学研究的。
1教学内容改革
智能决策系统是一门计算机科学、管理科学、人工智能和应用数学交叉的新兴专业课程,其学分通常为2~2.5学分,即32~40学时,其中包括0.5学分的实验课程(8学时)。因此,如何在有限学时中容纳下本课程教学内容,完成本课程的教学目标,就成为首要问题。
通过实践和教学改革,我校本课程的理论教学内容主要包括下列6个知识单元。
1) 决策理论概述。主要内容有决策的概念、类型、基础、流程和目标。理论课时数4学时。
2) 决策系统。主要内容有决策支持系统的概念、结构、功能、主要部件与设计要点。理论课时数控制在6学时。
3) 决策模型。主要内容有数据仓库、知识管理、数据挖掘、智能算法和数据处理。理论课时数控制在6学时。
4) 智能决策系统。主要内容有计算智能基础、专家系统的概念和结构、智能决策系统的概念和结构、智能决策系统的设计要点。理论课时数控制在8学时。
5) 群体决策系统。主要内容有协同计算概述,群体决策系统的概念、结构、功能、群体决策过程与建模和实现方法。理论课时数控制在6学时。
6)智能决策系统的发展。主要包括基于网络的决策系统技术和应用,网络技术与基于Agent的决策系统,智慧地球与智能化企业。理论课时数控制在2学时。
实践教学内容包括4个实验,学时总数为8学时,其教学内容设置见本文§3。
2教学方法改革
教学方法是为完成一定的教学目的、教学任务所采取的教学途径或教学程序,是以解决教学任务为目的、师生共同进行认识和实践的方法体系。其方法体系主要包含多个基本要素,比如教、学、信息传输载体(包含文字、图形、图像、肢体语言、表情、感知等)和教学辅助设备等。教学过程就是要充分利用具有信息优势、知识优势的教师,将信息、知识、技能、技巧,系统集成地传输给暂时处于低信息状态的学生。决定这个传输过程顺利进行的至关重要因素有:教师的积极性与责任心和学生的求知欲与基础知识及其结构。从教育学和心理学角度看,课程教学方法改革就是围绕这两个因素展开[5],限于篇幅,本文的讨论仅从如何调动学生的求知欲着手。
2.1探索式教学方法
经过多年教学实践,本文实践了“探索式教学法”,此法强调因材施教,在教学全过程创设教学环境、培养学生创新精神。所谓探索式教学方法是指在教学过程中,在教师的启发、诱导下,学生自主学习和合作讨论,以学习课程知识和科学问题为探索目标,以学生熟悉和能接触到生活原型为研究对象,为学生提供自由表达、质疑、探索、讨论问题的环境,学生通过个体、小组、团队等多种形式完成解难、释疑、尝试学习活动,将学生自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学程序。探索式教学方法重视发展学生的创造性思维,培养自学能力,力图通过自我探索引导学生学会学习和初步掌握科学研究方法[6],培养学生的文献获取与加工能力、信息分析与加工利用能力、团队协作与沟通能力、语言表达与写作能力,和创新精神。为其终身学习和工作奠定良好基础。
尽管探索式教学法能够给教师的教学提供思想、理念指导,但是,针对不同教学对象和不同课程内容,其实际应用方法也会存在差异,这就是所谓的教无定法之说。本文以智能决策系统课程第1知识单元课外作业为例,尝试说明该法的具体应用方法,为保证该方法的实施效果,本文拟定了如下的教师操作流程:
1) 制定论文目标:培养学生综合利用参考文献和学会表达的能力。首先,要求学生学会获取、理解、过滤和分析信息;其次,要求学生掌握撰写科技论文的基本技巧;最后,要求学生在观众面前表达自己观点,学习说服听众、推销自己观点的技巧。
2) 论文基本要求:①围绕“关于信息技术对决策影响”的主题,学生自拟题目;②2周时间内,学生完成1 000字左右(2页A4幅面)的论文,其中内容需要包括摘要,关键词,问题或观点概述,目前发展状况,结论或结语;③制作演示幻灯片。
3) 提供信息查阅途径:通过网络教师自己已经掌握的文献资源和网络地址资源,指出查询方法和基本技巧。
4) 抽查式演讲:①使用幻灯片;②介绍主要内容;③结论;④点评、提问与回答。
5) 评价标准:①文档编制能力;②问题发现与分析能力;③表达与陈述能力。
在实施中,要防止出现如下情况:①题目太难或太容易,以免挫伤学生积极性;②提前告示和监督,防止学生偷懒或拷贝;③灵活掌握考评手段,鼓励创新,保护学生学习积极性。
2.2案例教学方法
案例教学法是在教师指导下,根据教学目标的要求,创设学生身临案例场境的教学氛围,使用案例来组织学生的学习、研究、实践等活动的教学方法。本课程利用该方法,加强了理论与实际的结合,为学生学习提供模仿案例,提高了学生对理论知识的理解和实践能力,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。案例教学法需要掌握好2个重要环节:
1) 案例选编。必须选择学生容易理解、常见的例子,案例选编必须围绕课程某个具体的教学目标,要适当加工,剔除与课程内容关联性小的内容和技术,降低难度,方便学生理解。同时,案例必须来自于实际,并且问题明确。
2) 案例讲解与分析。案例本身只是对实例的某些情况描述,表面上平铺直叙,但是,其中必须隐藏着多个问题,要引导学生积极思考、深入分析,以发现其中隐藏的问题,并找出问题产生的原因,提出解决方案。在思考和分析过程中,既要培养和开发学生智力,又要培养学生综合运用所学理论知识的能力。案例分析不能苛求解决问题的结果如何,而应该重点强调分析过程是否正确、方法是否恰当,案例讲解和分析的主要任务是培养学生发现问题、分析问题和逻辑思维等能力,通常解决问题的能力正是课程后续需要实施的教学目标。
本文在第4知识单元中,以6子棋计算机博弈系统为例,通过对6子棋计算机博弈平台的仿真实验,选择不同的博弈策略,比如不同的估值函数、不同的搜索策略等,获得不同的实验结果,实现人-机对战、机-机对战,让学生切实体会到机器智能的魔力及其智能系统的构造方法,有力地促进了学生对理论知识的理解,并激发了学生的学习兴趣。
3实验教学内容
3.1实验教学内容的设置
实验课是智能决策系统课程的重要环节,由于总课时有限,实验课时也就不多。但是,本校在专业课程中,仍然坚持设置了0.5学分的实验,以使学生能将理论知识与实践联系起来,使抽象的理论不再是深奥,提高学生灵活运用知识的能力。本课程实验学时为8学时,主要设置了表1中的3个实验。
3.2实验课的操作
为提高学生对课程理论知识的理解和应用设计能力,针对课程实验教学课时少和实验复杂特点,需要注意以下几点。
1) 简化平台、降低实验难度。实验教学过程重在是一个训练学生动手、动眼和动脑的过程,旨在培养学生好奇心和操作技能,以及观察问题、分析问题和解决问题能力。因此,在实验中,要尽量将实验平台简化,以将学生注意力集中于实验内容,保证实验效果。比如实验2,提供给学生智能交通灯控仿真平台,它实际上是一个软件模拟平台,能实现固定交管模式的全部功能,学生能通过标准接口建立自己设计的智能交通管理模式;又如实验3,以FIRA机器人足球5vs5比赛项目的仿真平台为实验平台,利用平台已设置的运球、传球、前进、后退、转动等命令,学生能通过这些命令建立足球机器人的路径规划和避障策略。
2) 科学分组、培养协作能力。由于实验3工作量比较大,需要多人协作完成,发挥集体智慧作用,因此,在实验3中,按照3~5人/组,实行组长负责制。组长监督、管理、协调本组实验过程,每个组员都有明确的任务,并对组长负责,组长对教师负责。实验3的课内实验设置4学时/2次,学时主要在课外完成实验3,历时1个月。
3) 设计算法、培养智能意识。引导学生,模仿人类智能,设计智能算法,实现简单的智能决策。由于课时有限,必须注意控制算法的简洁、实效,以使学生能在短时间内模拟实现简单的智能行为,着重引导学生分析业务行为,发现系统流程,构造智能算法,以此培养学生开发信息系统的智能意识。
4结语
智能决策系统是人工智能、计算机科学、自动控制科学交叉结合的一门新兴专业课程,对推动信息化向智能化方向发展具有重要意义。该课程作为在校主要面对电子信息、计算机专业学生,通过该课程学习,学生反映加深了对智能的理解,提高了对计算机技术应用的认识深度,培养了学生的智能化设计意识,激发了学生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能决策系统课程,但是,对其他信息技术课程,也具有积极的借鉴意义。
参考文献:
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[5] 杨德广,谢安邦. 高等教育学[M]. 北京:高等教育出版社,2009.6:1-50.
[6] 张伟峰. 本科高年级人工智能教学的几点思考[J]. 计算机教育,2009(11):139-141.
Research on Teaching Reform of Intelligent Decision System Courses
ZHANG Xiao-chuan, CHEN Feng
(School of Computer Science, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)
在西安交大种下科研理想的种子
1990年,陈皓勇考入西安交通大学少年班,并在这里学习、工作长达16年,度过了人生成长最关键的时期,也在这里种下了此生与科学研究相守的理想的“种子”。西安交通大学“起点高、基础厚、要求严、重实践”,为他日后的科研道路奠定了坚实的基础。
1992年,陈皓勇以优异成绩选择了本校电力系统及其自动化专业,1994年,他结识了刚从日本归国的著名电力系统学者、中国科学院院士王锡凡教授,从此跟随王锡凡教授学习、工作长达12年,在王锡凡教授的引领下真正跨入了电力科学的大门。
1995年,陈皓勇以优异成绩成为王锡凡教授的研究生,从事电力系统优化调度、优化规划和电力市场等领域的研究,王锡凡教授强调创造性的培养,对研究方向的把握更重于具体指导,对学生科研工作的启发更重于直接参与,使他的创新精神和独立科研能力得到了真正的锻炼。
2000年,在王锡凡教授的鼓励下,陈皓勇博士毕业并留校任教,除担任专业主干课“电力系统分析”等的教学工作外,还作为主要研究人员参加了王锡凡教授所主持的国家自然科学基金重点项目、国家重点基础研究发展计划(973计划)等一系列国家重点项目,并且自己也主持了国家自然科学基金青年基金项目、国家社会科学基金青年基金项目等国家级项目,参与了《电力市场基础》新教材的编写。
2006年,陈皓勇受聘为华南理工大学“百人计划”,在这里又得到了中国工程院李立浧院士等老一辈电力科学家的关心和支持。除继续前沿理论研究外,更找到了科研成果的良好应用平台。在华南理工大学,陈皓勇除继续担任“电力系统分析”的教学工作外,还创造性地开设了“电力市场概论”、“电力经济与管理导论”等一系列新课程。承担了国家自然科学基金项目、国家高技术研究发展(863)计划重大专项(子题)、教育部科学技术研究重点项目和国家优秀青年科学基金等一系列国家和省部级重点项目,并且获得了教育部“新世纪优秀人才”称号。陈皓勇还承担了南方电网有限责任公司、广东电网公司等企业的一系列重点项目,促进了科研成果的实际应用。
期间,陈皓勇拓展学科领域,融合华南理工大学电力和能源相关学科的优势,先后参与筹建华南理工大学“能源研究院”、“新能源与环境协同创新中心”等的筹建,也翻开了个人事业新的一页。
身处改革开放的前沿,陈皓勇仍然不忘母校,和西安交通大学电力工程系保持着长期和紧密的科研合作,联合申请了国家重大项目,和王锡凡院士等共同获得教育部高等学校科学研究自然科学一等奖,并即将进一步拓展海上风电等领域的科研合作。
在电力系统优化领域奋勇开拓
严谨的科学态度、力求卓越的学术精神,一直是陈皓勇的科研准则,而重视交叉学科发展和基础前沿研究,则是陈皓勇的科研特点。
陈皓勇在国际上首次提出电力系统机组组合的协同进化算法等人工智能算法,并将其推广于电力系统规划、运行和电力市场决策等多个领域。
协同进化算法借鉴自然界中的协同进化机制,引入生态系统的概念,生态系统中多个物种相互作用,共同进化,从而使整个系统不断演进。将工程应用领域待求解的问题映射为生态系统,以生态系统的进化来达到优化问题求解的目的。协同进化算法为电力系统优化提供了新途径,也为解决一般复杂工程系统优化问题提供了一种基础算法。电力系统机组组合问题的协同进化算法引起国内外广泛关注,普遍认为该方法作为传统进化算法的扩展,具有解决更复杂问题的能力。陈皓勇将“协同进化算法”进一步拓展应用于电力系统的无功优化问题并获得了国家发明专利,他还将协同进化算法应用于寡头垄断电力市场的模拟和分析,并在国际权威期刊上发表了系列论文,开辟了电力市场仿真建模的新方向。
电力系统作为典型的分布式大系统,其规划和运行中的很多优化问题都是大规模、离散、非线性的,用常规的方法很难求解。陈皓勇系统地研究了基于大系统随机与离散优化理论的电力系统规划、运行的模型及算法。
在电力系统规划方面,他提出了基于改进Lagrangian松弛法和随机生产模拟的电源规划模型和算法,发展了基于多目标(协同)进化算法的输/配电网规划;在电力系统优化调度方面,除提出机组组合问题的协同进化算法外,在国际上较早地提出基于鲁棒优化思想的多风电场并网条件下的电力系统安全约束机组组合模型和算法,研究了基于退火选择遗传算法和内点法的含整数变量最优潮流,建立了基于协同进化计算的配电网重构算法;在电力系统无功优化方面,提出基于退火选择遗传算法的大电网无功优化,研究了基于退火选择遗传算法的配电网多时段无功/电压控制等问题。陈皓勇作为国际上鲁棒调度思想的首先提出者之一,在2012年IEEE电力与能源学会年会上宣读了相关论文,引起与会者的热烈讨论。
专注基于博弈理论的交叉学科研究
当今学科分工越来越细,不同领域间日渐形成壁垒。在自然科学与社会科学间是否存在不可逾越的鸿沟?陈皓勇的回答是否定的。他认为,当代科学发展越来越依赖多种学科的综合、渗透和交叉,学科交叉有利于学术思想的交融,有利于人类所面临重大问题的综合性解决,已成为科技创新的重要途径。陈皓勇是国内少数主持过国家社会科学基金的工程领域学者之一。
“博弈论”是陈皓勇经常挂在嘴边的一个学术名词。博弈论有时也称为对策论,属应用数学的一个分支,目前在经济学、政治学、计算机科学、生物学、国际关系、军事战略及其他很多领域都有广泛的应用。陈皓勇对博弈论的兴趣起于电力市场的研究。
在现阶段不断开放的市场环境下,电力系统中存在不同的利益主体,在规划和运行决策中通常以自身利益最大化为目标,传统的统一优化模型难以适用。作为一类先进的数学工具,博弈论通过建立电力系统中多方优化决策模型并求解均衡策略,使得各方均能获得最佳收益。陈皓勇长期从事基于博弈理论的电力市场建模、分析与仿真研究,提出了运用多项式方程系统求解电力市场均衡的方法,首次形成了基于实验经济学的电力市场博弈分析系统理论和方法。并在国际上首次结合基于协同进化计算的智能模拟和实验经济学方法,研究了电力市场主体的交易策略和市场均衡问题。这些研究工作得到国际同行的一致认可,并被认为在工程科学和基础科学之间架起一座桥梁。
论文摘要:计算科学主要讲述了一种科学的思想方法,计算科学的基本概念、基本知识它的发展主线、学科分支、还有计算科学的特点、发展规律和趋势。
引言:随着存储程序式通用电子计算机在上世纪40年代的诞生,和计算科学的快速发展以及取得的大量成果。计算科学这一学科也也应运而生。《计算科学导论》正如此书的名字,此书很好的诠释了计算科学这一学科,并且指导了我们应如何去学好这一学科。使得我们收获颇多。并且让我深深的反思了我的大学生活。正如赵老师书中所讲的:“计算科学是年轻人的科学,一旦你选择了计算科学作为你为之奋斗的专业类领域,就等于你选择了一条布满荆棘的道路。一个有志于从事计算科学研究与开发的学生,必须在大学几年的学习中,打下坚实的基础,才有可能在将来学科的高速发展中,或在计算机产品的开发和快速更新换代中有所作为。
一什么是计算科学和它的来历
计算科学主要是对描述和变换信息的算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统研究。全部计算科学的基本问题是,什么能(有效的)自动运行,什么不能(有效的)自动运行。本科学来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论、自动计算机器的研究,形成于20世纪30年代的后期。
随着存储程序式通用电子计算机在上世纪40年代的诞生,人类使用自动计算装置代替人的人工计算和手工劳动的梦想成为现实。计算科学的快速发展以也取得大量成果,计算科学这一学科也也应运而生。
二计算科学的发展
a、首先先介绍图灵机
图灵机的发明打开了现代计算机的大门和发展之路。图灵机通过一条两端可无限延长的袋子,一个读写头和一组控制读写头的(控制器)组成它有一个状态集和符号集,而此符号集一般只使用0和1两个符号。而就是这个简洁的结构和运行原理隐含了存储程序的原始思想,深刻的揭示了现代通用电子数字计算机的核心内容。现在通用的计算机是电子数字计算机,而电子数字计算机的发展是建立在图灵机的基础之上。他的二进制思想使计算机的制作的简化成只需两个稳定态的元器件。这在今后的计算机制作上无论是二极管或集成电路上都显示了明显的优越性。
b、计算机带动的计算学科
1946年随着现代意义上的电子数字计算机ENIAC的诞生。掀起了社会快速发展的崭新一页。计算机工作和运行就摆在了人们的面前。
1、计算机语言
我们要用计算机求解一个问题,必须事先编好程序。因此就出现了最早的机器指令和汇编语言。20世纪50年代后,计算机的发展步入了实用化的阶段。然而,在最初的应用中,人们普遍感到使用机器指令编制程序不仅效率低下,而且十分别扭,也不利于交流和软件维护,复杂程序查找错误尤其困难,因此,软件开发急需一种高级的类似于自然语言那样的程序设计语言。1952年,第一个程序设计语言ShortCode出现。两年后,Fortran问世。作为一种面向科学计算的高级程序设计语言,Fortran的最大功绩在于牢固地树立了高级语言的地位,并使之成为世界通用的程序设计语言。Algol60的诞生是计算机语言的研究成为一门科学的标志。该语言的文本中提出了一整套的新概念,如变量的类型说明和作用域规则、过程的递归性及参数传递机制等。而且,它是第一个用严格的语法规则——巴科斯范式(BNF)定义语言文法的高级语言。还有用于支持结构化程序设计的PASCAL语言,适合于军队各方面应用的大型通用程序设计语言ADA,支持并发程序设计的MODULA-2,支持逻辑程序设计的PROLOG语言,支持人工智能程序设计的LISP语言,支持面积对象程序变换的SMALLTALK、C等。
2、计算机系统和软件开发方法
现代意义上的计算机绝不是一个简单的计算机了而也包括了软件(系统软件、应用软件)。各种各样的软件使得计算机的用途大大增强。而软件开发也成为了一个重要课题和发展方向。软件开发的理论基础即是计算模型。随着计算机网络、分布式处理和多媒体的发展。在各种高级程序设计语言中增加并发机构以支持分布式程序设计,在语言中通过扩展绘图子程序以支持计算机图形学程序设计在程序设计语言中已非常的流行。之后,在模数/数模转换等接口技术和数据库技术的支持下,通过扩展高级语言的程序库又实现了多媒体程序设计的构想。进入20世纪90年代之后,并行计算机和分布式大规模异质计算机网络的发展又将并行程序设计语言、并行编译程序、并行操作系统、并行与分布式数据库系统等试行软件的开发的关键技术依然与高级语言和计算模型密切相关,如各种并行、并发程序设计语言,进程代数,PETRI网等,它们正是软件开发方法和技术的研究中支持不同阶段软件开发的程序设计语言和支持这些软件开发方法和技术的理论基础----计算模型
3、计算机图形学
在计算机的硬件的迅速发展中。随着它的存储容量的增大,也掀起了计算机的巨大改革。计算机图形学、图像处理技术的发展,促使图形化界面的出现。计算机图形学是使用计算机辅助产生图形并对图形进行处理的科学。并由此推动了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助信息处理、计算机辅助测试(CAT)等方向的发展。图形化界面的出现,彻底改变了在一个黑色的DOS窗口前敲代码输入控制命令的时代。同时也成就了一个伟大的公司Microsoft。
4、计算机网络
随着用户迫切需要实现不同计算机上的软硬件和信息资源共享。网络就在我们的需求中诞生了。网络的发展和信息资源的交换使每台计算都变成了网络计算机。这也促进计算机的发展和广泛应用。
三计算机学科的主线及发展方向
围绕着学科基本问题而展开的大量具体研究,形成学科发展的主流方向与学科发展主线和学科自身的知识组织结构。计算学科内容按照基础理论、基本开发技术、应用以及他们与硬件设备联系的紧密程度分成三个层面:
1、计算科学应用层
它包括人工智能应用与系统,信息、管理与决策系统,移动计算,计划可视化,科学计算机等计算机应用的各个方向。
2、计算科学的专业基础层
它是为应用层提供技术和环境的一个层面,包括软件开发方法学,计算机网络与通信技术,程序设计科学,计算机体系结构、电子计算机系统基础。
3、计算科学的基础层
它包括计算科学的数学理论,高等逻辑等内容。其中计算的数学理论涵盖可计算性与计算复杂性理论形式语言与计算机理论等。
四计算机的网络的发展及网络安全
(1)计算机网络与病毒
一个现代计算机被定义为包含存储器、处理器、功能部件、互联网络、汇编程序、编译程序、操作系统、外部设备、通信通道等内容的系统。
通过上面定义,我们发现互联网络也被加入到计算机当中。说明了网络的重要以及普及性。21世纪是信息时代。信息已成为一种重要的战略资。信息科学成为最活跃的领域之一,信息技术改变着人们的生活方式。现在互联网络已经广泛应用于科研、教育、企业生产、与经营管理、信息服务等各个方面。全世界的互联网Internet正在爆炸性的扩大,已经成为覆盖全球的信息基础设施之一。
因为互联网的快速发展与应用,我们各行各业都在使用计算机。信息安全也显得格外重要。而随着计算机网络的发展,计算机网络系统的安全受到严重的挑战,来自计算机病毒和黑客的攻击及其他方面的威胁也越来越大。其中计算机病毒更是很难根治的主要威胁之一。计算机病毒给我们带来的负面影响和损失是刻骨铭心的,譬如1999年爆发的CIH病毒以及2003年元月的蠕虫王病毒等都给广大用户带来巨大的损失。
我们想更好的让计算机为我们服务,我们就必须很好的利用它,利用网络。同时我们也应该建立起自己的防护措施,以抵抗外来信息的侵入,保护我们的信息不受攻击和破坏。
(2)计算机病毒及它的防范措施:
计算机病毒是一组通过复制自身来感染其它软件的程序。当程序运行时,嵌入的病毒也随之运行并感染其它程序。一些病毒不带有恶意攻击性编码,但更多的病毒携带毒码,一旦被事先设定好的环境激发,即可感染和破坏。
<一>、病毒的入侵方式
1.无线电方式。主要是通过无线电把病毒码发射到对方电子系统中。此方式是计算机病毒注入的最佳方式,同时技术难度也最大。可能的途径有:①直接向对方电子系统的无线电接收器或设备发射,使接收器对其进行处理并把病毒传染到目标机上。②冒充合法无线传输数据。根据得到的或使用标准的无线电传输协议和数据格式,发射病毒码,使之能够混在合法传输信号中,进入接收器,进而进人信息网络。③寻找对方信息系统保护最差的地方进行病毒注放。通过对方未保护的数据链路,将病毒传染到被保护的链路或目标中。
2.“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件(如芯片)和软件中,然后把此硬件和软件直接或间接交付给对方,使病毒直接传染给对方电子系统,在需要时将其激活,达到攻击目的。这种攻击方法十分隐蔽,即使芯片或组件被彻底检查,也很难保证其没有其他特殊功能。目前,我国很多计算机组件依赖进口,困此,很容易受到芯片的攻击。
3.后门攻击方式。后门,是计算机安全系统中的一个小洞,由软件设计师或维护人发明,允许知道其存在的人绕过正常安全防护措施进入系统。攻击后门的形式有许多种,如控制电磁脉冲可将病毒注入目标系统。计算机入侵者就常通过后门进行攻击,如目前普遍使用的WINDOWS98,就存在这样的后门。
4.数据控制链侵入方式。随着因特网技术的广泛应用,使计算机病毒通过计算机系统的数据控制链侵入成为可能。使用远程修改技术,可以很容易地改变数据控制链的正常路径。
<二>病毒攻击的防范的对策
1.建立有效的计算机病毒防护体系。有效的计算机病毒防护体系应包括多个防护层。一是访问控制层;二是病毒检测层;三是病毒遏制层;四是病毒清除层;五是系统恢复层;六是应急计划层。上述六层计算机防护体系,须有有效的硬件和软件技术的支持,如安全设计及规范操作。超级秘书网
2.严把收硬件安全关。国家的机密信息系统所用设备和系列产品,应建立自己的生产企业,实现计算机的国产化、系列化;对引进的计算机系统要在进行安全性检查后才能启用,以预防和限制计算机病毒伺机入侵。
3.防止电磁辐射和电磁泄露。采取电磁屏蔽的方法,阻断电磁波辐射,这样,不仅可以达到防止计算机信息泄露的目的,而且可以防止“电磁辐射式”病毒的攻击。
4.加强计算机应急反应分队建设。应成立自动化系统安全支援分队,以解决计算机防御性的有关问题。
很多公司都有因为电脑被入侵而遭受严重经济损失的惨痛经历,不少普通用户也未能避免电脑被破坏的厄运,造成如此大损失的并不一定都是技术高超的入侵者所为,小小的字符串带给我们的损失已经太多。因此,如果你是数据库程序开发人员、如果你是系统级应用程序开发人员、如果你是高级计算机用户、如果你是论坛管理人员......请密切注意有关字符漏洞以及其他各类漏洞的最新消息及其补丁,及时在你的程序中写入防范最新字符漏洞攻击的安全检查代码并为你的系统安装最新的补丁会让你远离字符带来的危险。经常杀毒,注意外来设备在计算机上的使用和计算机对外网的链接。也可以大大有效的避免计算机被攻击。
五总结
在学了计算科学导论之后,让我更深入的了解了我将来要从事的学科。计算科学导论指导着我们该怎么学习计算机。让我更清楚的知道我们信息安全专业的方向。正如计算科学这座大楼一样,在不断的成长。信息安全也必将随着网络的进一步发展而更多的被人们重视。总之学习了这门课之后让我受益匪浅,也知道自己应该好好努力,争取在自己的专业领域上有所成就。
参考文献:
1、《计算科学导论》(第三版),赵志琢著,科学出版社2004版
2、《计算机病毒分析与对抗》傅建明彭国军张焕国编著武汉大学出版社2004版
[关键词]逻辑教学逻辑教学改革形式逻辑非形式逻辑
近些年来,高校的逻辑教学工作者被两种现象困扰着:一种是校园内逻辑教学的景气指数每况愈下、风雨飘摇;另一种是校园外各种升学、招聘、入职的逻辑辅导班比比皆是,红红火火。这一冷一热,折射出什么?热,说明社会对逻辑是迫切需要的;冷,说明逻辑教学难如人意,亟需改革。本文拟就高校逻辑教学面临的问题、背后的深层原因及出路做一些探讨,以期引起重视并企盼有所改观。
一、高校逻辑教学的现状及问题
目前,我国高校逻辑教学的整体状况令人堪忧:表现在以下几个方面:
1.专业教学点甚少。虽然联合国教科文组织将逻辑学与数学、物理、化学、天文、地理、生物并列为七大基础学科,然而在我国学科目录分类中,逻辑学却为哲学类中的二级学科。由于没有独立的学科地位,在本科阶段,全国高校仅有北京大学、南京大学设有逻辑学专业;硕士、博士学位授权点也廖寥无几,逻辑专业的毕业生远远不能满足其教学与研究的需要。
2.课程地位处境尴尬,遭遇不同程度的边缘化。在高校,除哲学专业外,逻辑自然不是专业课,但也不是和语文、英语一样的基础课,(虽然其形式上也被归为基础课)专业课受专业培养的制约地位牢固;基础课受社会作用及普遍共识也不能随意变动,而逻辑课呢?两头不沾,属于夹层地带可有可无、可多可少被随意处置的课程。进人90年代后,普通高等学校在课程体系改革中有一批原来逻辑学作为必修课开设的院、系、专业或者取消课程,或者将其改为选修课,并且普遍压缩了课时,就连有些全国重点大学的哲学系,也将逻辑列为选修课。高校尚且如此,高等教育自学考试中逻辑专业偃旗息鼓、几近消失也就不难理解。种种不争的事实说明我国逻辑学教学处境堪忧,大有被逐出高校课堂之势。
3.教学研究的阵地不断萎缩。原来全国唯一的一份逻辑刊物《逻辑与语言学习》于1995年停刊。没有专门的刊物,逻辑研究在夹缝中生存。1996年,复印报刊资料《逻辑》由月刊改为双月刊,页数整整减少50%。2009年,又改为季刊,进一步的萎缩。那么,再往后呢,又将如何?
4.教学队伍逐渐缩小。由于课程不受重视及论文难以发表,在目前高校普遍以量化标准为主的学术评价体系中,课时不够影响收人,不够影响晋升,这些都势必挫伤逻辑教师的教学积极性,也难以吸引青年才俊加入其中,人才流失及新鲜血液的匮乏,逻辑教学队伍的萎缩也就在所难免。
二、高校逻辑教学困境的深层原因
究竟是何种原因导致了这种困境呢?前辈和时贤的分析往往将其归结为:或是市场经济大潮的冲击,或是社会对逻辑科学的轻视等等,在我看来,这种试图从外部寻找突破口的努力无疑是倒果为因,不得要领的。惟有从逻辑课自身出发对其所见与所蔽进行深刻的反思才有出路。在逻辑课涉及的内容、方法、手段、师资等诸多因素中,课程体系、内容设置无疑是最重要的,一门学科的兴衰主要取决于其学科体系及内容设置能否满足社会对它的某种需要,而逻辑教学的困境恰恰是因为现行逻辑教材的体系、内容设置无法满足人的日常思维及素质教育的需要造成的,我们应该对此有清醒的认识。
回顾我国的逻辑教学,上世纪80年代,一度曾非常的繁荣。1978年以来,在“逻辑现代化”的旗帜下,开始了对普通逻辑教学改革的多元化探索,形成了四种有代表性的观点及改革模式:用现代逻辑取代传统逻辑(取代论);吸收现代逻辑成果改造传统逻辑(融合论);形式逻辑和非形式逻辑并驾齐驱(并举论);用辩证逻辑统一传统逻辑与现代逻辑(统一论)。几十年来,这些声音此消彼长,此沉彼浮,从来没有真正的统一过,但是,就全国范围内的教材出版与逻辑教学的实际情况来看,“取代论”、“统一论”、“并存论“的观点都不占优,而传统逻辑和数理逻辑相“融合”的教科书成为普遍实行的范式形态,以推理为中心,“蕴涵”、“真值函项”和“有效性”为核心概念的形式逻辑教学内容体系基本确立。然而,现在看来,这样的教材体系虽有一定的合理性,但其缺憾也是显而易见的,其主要问题是形式的角度的局限性、有效性的适用范围有限及语用因素的缺失,而这些问题都触及了这个体系的基本原则及核心概念。下面,我就这些问题进行分析,试图找到解决问题的途径。
1.“形式”是一把双刃剑,既有好处,也有问题。“形式”“形式化”是现行逻辑教材基本特征,传统逻辑摒弃概念、判断和推理的内容而对它们的形式做孤立的、平行的研究,以期达到概念明确,判断恰当和推理具有逻辑性的理论目标。数理逻辑是传统逻辑的现代化,它采用人工语言和形式化的方法来刻画、研究命题和推理,使我们能够从整体上把握它们的性质与特征,它所具有的严格性、精密型、系统性以及形式系统所具有的强大的表达能力和精美的研究方法都是无与伦比的,它在人工智能和计算机研究方面所展现出来强大威力也是举世瞩目。然而,有所得必有所失,逻辑摆脱内容有其所得,使其成为一门具有工具性质的形式科学,但由此产生的问题也使它饱受诟病:其一,数理逻辑所采用的人工语言限制了它的使用范围。普通高校开设逻辑课主要是服务于日常思维和交际,是为了提高学生的日常分析与表达能力。而日常思维采用的是自然语言,它在丰富性、灵活性及实用性等方面的优势都是人工语言无法企及的。显然,用人工语言分析日常思维是勉为其难的。其二,数理逻辑采用形式化、系统化的方法,莱布尼茨的理想是把思维转化为计算,可是实际的情况是,当我们在计算的时候,是以机械的方式向前推进的,是不思考的;而当我们思考的时候,却往往是不计算的。所以,它对日常思维的指导作用有限。其三,由于思维形式和内容相分离所产生的“蕴含怪论”使形式逻辑的根基与合理性备受质疑。“真命题被任何命题所蕴涵,假命题蕴涵任何命题”,这与我们的日常直觉相去甚远,举例来说,“雪是白的”是真命题,它可以被任何命题所蕴含,也就可以被“2+2=4”所蕴含,就是说,“如果2+2=4,那么雪是白的”是一个形式意义的真命题,但从内容上看却是莫名其妙的。如果说这个例子只是废话,那么从假命题“2+2=5”,即可以推出“雪是白的”,又可以推出“雪不是白的”这两个互不相容的命题都为真,就不仅是废话,而是难逃自相矛盾的嫌疑,形式正确性与内容的正确性不兼容、逻辑真与事实真不同步是一直困扰逻辑学科内在的主要矛盾。
2.“有效性”的概念太强,适用的范围有限。与形式的角度相对应,现行逻辑教材研究的核心问题是推理和论证的有效性,传统逻辑主要是提供有效推理与无效推理的形式与规则,数理逻辑的主要任务是构造具有保真性的形式系统从事证明、推导等活动,这些都是围绕着有效性这个轴心展开的,所谓有效就是推理形式100%正确,也就是具有此推理形式的任一实例都不会出现真前提和假结论,换言之,它从真前提必然推出真结论。而无效推理呢,则是推理形式100%的错误,即从真前提不必然推出真结论。在这里,我们看到,有效性概念刻画的是一种极端的、理想的状态,在日常推理和论证中,它可能发生的条件及适用性都是有限的。因为它预设了推理要满足的两个条件:一是前提是完全的、充分的、无一遗漏的;二是前提和结论的连接是必然的、唯一的、无歧义的。可是在日常思维中,这两点都不易做到,由于主客观条件的限制,我们进行日常推理的前提经常是不完全、不充分、不到位的;由于事物联系的普遍性和多样性,使得现有知识、现象的关联常常呈现出多种的可能性,实际上,前提的不充分性及关联的或然性是日常推理的常态。我们常常是有“选择性地搜集相关的经验证据,在不充分信息的基础上作出尝试性的判断或抉择,不断根据环境反馈调整、修正自己的行为,……由此达到实践的成功。”[1](p11)由此看出,日常推理常常是一种学习、抉择、反馈、调整、纠偏、补漏、完善的过程,一蹴而就的有效推理在有限的条件下才会发生,尤其是开拓创新,探索未知领域更是如此。另外,有效性这个概念太强,要么全部正确,要么全部错误,没有伸缩、回旋的余地,它只能刻画一部分日常推理和论证的特征,而不能刻画全部日常思维的特征。因为在很多的情形下,日常思维无所谓有效,也无所谓无效,而是介于两者之间的一种状态,例如,要论证“网瘾不好”,我们会列举证据:“网瘾会占用大量的时间”,“网瘾不利身体健康”,“网瘾可能诱发青少年犯罪”,“网瘾可能导致人格障碍”等等。“我们很难说这个论证是‘有效的’还是‘无效的’,显然,这既不是一个有效的演绎推理,甚至也不是一个传统意义上的归纳或类比推理。……但我们没有理由怀疑这个论证的结论是获得了其前提的某种程度的支持的。”
从上边的分析可以看出,有效性是有条件限制并且也不是万能的,因此,对于日常思维来说,运用多种逻辑工具来分析也许是必要的,因为“任何逻辑理论都难以避免它对思维和语言表达实际的片面性的割裂,它只能从某一个方面某一个角度总结出思维和语言表达的某些特征或规律,而不可能概括思维和语言表达的所有特征或规律,更不可能一览无余地来规范和引导人们的所有思维和语言表达”。[3]“支持度”、“合理性”、“充分性”这些非形式逻辑的概念显然能够弥补有效性之外的真空,它们相互补充、相辅相成,才能提供对日常思维的完整分析。
3.语用因素的缺失使得形式逻辑的实际效用大打折扣。逻辑学家莫里斯认为,逻辑是通过语言来研究推理及论证的,而语言具有语形、语义、语用三个层面,语形涉及的是语言表达式之间的关系;语义涉及的是语言表达式及其所指之间的关系,也就是对语言表达式的解释;而语用则涉及的是语言表达式及其使用者的关系,也就是处在一定语境中的人对语言符号的解释。很显然,这是一个从抽象到具体,从一般到个别的过程,传统逻辑与数理逻辑对推理及论证的研究都停留在语形及语义的层面上,是抽象的、一般的,“有效性”、“形式化”都是如此。从时间纬度来看,语形和语义学历史悠久,理论成熟。而语用学的研究起步较晚,研究不很充分,重视程度也不够,但是它对逻辑学,尤其是逻辑的效用,恰恰尤为重要,语用学的重要性在于它引进了语言的使用者这个因素,也就是引进了人的因素。更多地关注人和人的体验。与此同时,语用学关注包括语言使用者在内的所有的语境因素。而这些因素,恰恰是我们对语言作逻辑分析、运用语言进行交际时必不可少的,离开这些因素,任何语句的意义都不可能是完全的,无论是对语句的理解还是所进行的推理都是如此,就拿“我是中国人”这句话最简单的话来说,脱离了“我”这个人的具体情况及说这句话的时间,其真值如何确定?传统逻辑与数理逻辑的最大问题是语用因素的缺失,即它把语言的使用者及使用环境都撇开,对推理和论证做抽象的、一般的、理想状态的研究,就像实验室里的理想气体,T台上的时装一样很难用于实际生活,在实践上就成为实效性甚差的一门纯理论学科。对此,有学者曾尖锐地指出:“现代逻辑不仅不研究推理的内容或题材方面,而且几乎从不考虑推理的主体方面。它把推理和论证从实际所处的种种认知、心理和社会历史的具体情境中抽象出来而给予一种理想化的研究,从而对理性作了非个体的、无时间性的和非情景化的理解”[4](p514)因此,对日常思维的分析与指导远不像它声称的那样大。这也是它遭受冷落的主要原因。
纵观中国逻辑学界几十年关于逻辑课改革的论战与纷争,大多是围绕着要传统还是要现代,传统多一些还是现代多一些,都是在语形与语义的圈子驻足打转,语用的因素鲜有提及,而这正是逻辑走出困境的关键所在!
三、高校逻辑教学改革的思路与对策
鉴于以上的分析,普通高校的逻辑教学应如何改革?内容应如何设置?学者们各抒己见,都有一定的道理,根据自己多年的教学经验和思考,我认为,目前教材体系与人的日常思维有一定的距离,但不至摒弃,加以改造仍可重振雄风;上世纪60—70年端于北美,并风靡全球的非形式逻辑以不同于形式逻辑的角度贴近生活,贴近日常思维,可与形式逻辑形成互补,也应在大学课堂有一席之地。概言之,形式逻辑与非形式逻辑各有千秋,且不可归约,应同时开设为好。下面,说一下具体理由和主张。
1.开设非形式逻辑。这基于以下的理由:
(1)它的内容上看,非形式逻辑是基于对现代逻辑工作方式的反思及和对西方国家改革高等教育,提升国民的批判性思维能力回应的结果。非形式逻辑主要是以论证为中心,“试图分析:日常语言的特征、论证与语言的关系;预设、假定以及隐含前提等对论证的影响;如何识别一个论证的好坏;评估论证的强度,以及怎样建构有说服力的论证;非形式谬误产生的原因,它的表现形式等等”[5](p35)。可以看出,与形式逻辑以形式化和有效性为中心不同,非形式逻辑以证明力和说服力为理论目标,注重逻辑的应用性,贴近现实生活,与现实生活用一种不同于形式逻辑视角的结合了起来,两者形成互补,拓展了逻辑学的新领域。
(2)从国外逻辑课程的设置来看,上世纪初,国外逻辑教学基本以形式化逻辑为主。进入60年代以后,非形式逻辑崭露头角并逐渐形成一股强劲潮流。目前,欧美国家开设的逻辑课程主要有三种,一是完全形式化方法解决推理问题的符号逻辑,如苏佩斯的《逻辑导论》;二是“融合型”的带有导论性质基础逻辑,仅有部分的形式分析方法,如柯比的《逻辑导论》;三是着眼于日常生活,偏重谬误与论辩分析的非形式逻辑,如奥尔特的《非形式逻辑:可能世界与想象》等。可以看出,多元化与应用性是当代世界逻辑发展的潮流,我们也应该顺应。
(3)从我国近年逻辑教学的实践来看,2003年末,中国逻辑学会形式逻辑委员会将学术年会的主题确定为“非形式逻辑与批判性思维”,此后“引发了逻辑学教学改革的批判性思维转向”。[6](p116)目前,国内许多高校都在这方面进行了可贵的探索,中国人民大学、北京大学、中国政法大学、南京大学、南开大学、中山大学、华东师范大学、延安大学等高校先后开设了各具特色的“非形式逻辑”、“批判性思维”课程或专题研究。而有关这方面研究的论文、论著也纷纷涌现,已形成一个新的热点,这些星星之火,必成燎原之势。
(4)从我国近年社会实践的需要来看,近些年来,国内升学、招聘、入职考核纷纷借鉴国外GRE、LSAT、MBA、GMAT等批判性思维能力测试的先进经验,先是MBA考试中尝试进行“批判性思维”和“非形式逻辑”内容的考核,紧接着MPA、公务员考试也相继引人这种考核。社会的需要给这门课的发展提供了内在的原动力,高校的教育应顺应社会发展的需要,才能迎来转机。
2.改造现有的逻辑教材体系,融入语用逻辑的内容,建立一个语形、语义、语用相统一的新逻辑教材体系,使之真正为日常思维,日常交际提供分析工具。前已述及,影响形式逻辑效用的最大问题是语用因素的缺失,国内现有的逻辑教程,无论是传统型的,现代型的还是融合型的共同问题,就是在其体系中,鲜有语用因素介入,缺少人,交际语境与交际规则,因而使这些理论在进入日常分析和日常交际时就缺少必要的环节而陷入困顿。因而,当务之急就是要改革现有的形式逻辑体系,把语形、语义、语用三者统一起来。在这方面,有一个先行者,就是我国已故著名的逻辑学家周礼全先生,有一个很好的范例,就是他在1994年出版的《逻辑——正确思维和成功交际的理论》一书,“提出了一个以意义、语境、隐涵、预设等范畴为骨干的自然语言逻辑体系,描述了一种成功交际的理论”,[7]并力图把这一理论组成一个科学概念的范畴体系,他的这一思想不仅在中国独树一帜,而且在世界范围内也富有创见。这本书的最大特点,就是一改以语形、语义为中心构建逻辑体系的惯例,而是以语形、语义、语用三者的统一为基础,以语用、交际为中心构造体系。全书共有四个部分,第一部分,也就是绪论,他提出了创新理论四层次意义理论。他将语言形式分为抽象语句、语句、话语和交际语境中的话语四个层次,从而也区分出对应的四个意义层次:命题、命题态度、意谓和意思。周先生认为,在四层次的意义中,“只有意思才是语言交际中具体的、完全的和真实的意义。其他的意义,都只是语言交际中抽象的和部分的意义,都只是意思的构成因素”。[8](p22)而我们现在逻辑教材所涉及的语言意义,大都是周先生所说的第一层次和第二层次的意义,都只是语言表达式的部分意义,是不完全的。这本书的第二部分,介绍了现行的各种逻辑理论,先生认为,命题罗辑和谓词逻辑属于形式语形学和形式语义学,而其中的道义逻辑、认知逻辑、命令句逻辑和疑问句逻辑则已经涉及了言语行为和交际活动,属于形式语用学的范围。这本书的第三部分是语境、言语行为、隐涵、预设和修辞等一般交际活动的理论,属于描述语用学的范围。这本书第四部分是谈话、讲演和辩论几种特殊形态的交际活动理论,属于应用语用学的范围。综上所述,这本书的大部分内容或主要内容是属于语用学的范围。按周先生的话说,“本书的重点是成功交际的理论”,[9](p27)它对我们日常思维、交流的指导意义是现行的逻辑教材无法比拟的,因而,国内的逻辑教材应该效法这个范例来校准我们的方向,毕竟,我们已经走了这么长时间的弯路。
作者:薛梦霞
参考文献:
[1]陈波.从人工智能看当代逻辑学的发展[J].中山大学学报论丛,2000,(2).
[2]阮松.西方的非形式逻辑运动与我国逻辑学的走向[J].南开学报(哲学社会科学版),1996,(6).
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[4]晋荣东.30年来中国逻辑的成就、问题与出路[A].上海市社会科学界联合会.当代中国:道路经验前瞻:上海市社会科学界第六届学术年会文集[C].上海:上海人民出版社,2008.
[5]江滨.从逻辑学的工具性看逻辑学的走向与发展[J].经济与社会发展,2006,(2).